水泥工艺学期末复习重点归纳

水泥工艺期末复习重点第一章引言1.胶凝材料的定义及分类（名、解）定义：在物理化学的作用下，能从浆体变成坚硬的石状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质。

分类：2.水泥的定义及分类（名、解）定义：凡细磨成粉末状，加适量水拌和成塑性浆体后，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料。

分类：见上图第二章硅酸盐水泥国家标准及其生产——通用硅酸盐水泥的标准(GB175 —2007) 1.硅酸盐水泥的定义及分类定义：通用硅酸盐水泥是以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏、及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。

分类：通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。

2.组分材料(1)硅酸盐水泥熟料由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料，按适当比例磨成细粉烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。

其中硅酸钙矿物不小于66%，氧化钙和氧化硅质量比不小于2.0。

(2)石膏天然石膏或工业副产石膏(采用前应经过试验证明对水泥性能无害)。

(3)活性混合材料符合GB/T203、GB/T18046、GB/T1596、GB/T2847标准要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料。

(4)非活性混合材料活性指标分别低于GB/T203、GB/T18046、GB/T1596、GB/T2847标准要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料；石灰石和砂岩，其中石灰石中的三氧化二铝含量应不大于2.5%。

(5)窑灰符合JC/T742的规定。

(6)助磨剂水泥粉磨时允许加入助磨剂，其加入量应不大于水泥质量的0.5%，助磨剂应符合JC/T667的规定。

（判）4．强度等级（判）(1) 硅酸盐水泥：42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个等级。

(2) 普通硅酸盐水泥：42.5、42.5R、52.5、52.5R四个等级。

(3) 矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个等级。

5．技术要求(1)化学指标（判）应符合表2规定。

(2) 碱含量（选择性指标）水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表示。

若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中的碱含量应不大于0.60%或由买卖双方协商确定。

（判）(3) 物理指标凝结时间（判）硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于390min；普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于600min。

安定性（判）沸煮法合格。

安定性不良，降低建筑物质量，甚至发生崩溃：（熟料中游离氧化钙、氧化镁含量过高以及水泥中石膏掺加量过多）强度不同品种不同强度等级的通用硅酸盐水泥，其不同各龄期的强度应符合表3的规定。

细度（选择性指标）（判）硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥以比表面积表示，不小于300m2/kg；矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥以筛余表示，80μm方孔筛筛余不大于10%或45μm方孔筛筛余不大于30%。

例：掺加混合材料，水泥水化早期强度降低（√）注：已求证：在省略前提条件情况下默认其他条件相同，所以不考虑细度对强度影响6. 判定规则不合格品判定中取消了细度和混合材料掺量的规定GB175-2007标准中取消了废品的规定☐合格品：检验结果符合化学指标、凝结时间、安定性、强度的规定为合格品。

☐不合格品：检验结果不符合化学指标、凝结时间、安定性、强度中的任何一项技术要求为不合格品。

7.标准总结凝结时间、安定性及强度是通用硅酸盐水泥的三项重要建筑性质指标凝结时间影响施工：凝结时间过短，使砂浆与混凝土在浇灌前即已失去流动性而无法使用；时间过长，则降低施工速度与模板周转率；通常，加入适量石膏以调节凝结时间，来达到标准所规定的要求。

注：石膏的掺量必须适宜，必须同时满足凝结时间、水泥中SO3的极限含量的要求。

当石膏掺量过低时，不能阻止快凝；当石膏掺量增加过多时，不但对缓凝作用帮助不大，而且在后期继续形成钙矾石（“水泥杆菌”），产生膨胀应力，从而使浆体强度削弱，严重的还会造成安定性不良的后果。

☐强度既是水泥的一个重要指标，又是设计混凝土配合比的必要数据。

（早期强度、后期强度）采用28d强度划分水泥的强度等级；凡符合某一强度等级和某一类型的水泥，必须同时满足GB175-2007中规定的各龄期抗压、抗折强度的相应值；若任一龄期的抗压、抗折强度值达不到所要求强度等级的规定，则以龄期中最低的强度值确定该水泥的强度等级。

第三章硅酸盐水泥熟料的组成1. 化学组成：氧化钙(CaO) 62-67％二氧化硅（SiO2) 20-24％三氧化二铝(A12O3) 4-7％三氧化二铁(Fe2O3) 2.5-6.0％四种氧化物组成，通常占熟料的95％以上，同时，含有5％以下的少量氧化物，如氧化镁(MgO)、三氧化硫(SO3)、二氧化钛(TiO2)、五氧化二磷(P2O5)、以及碱(K2O和Na2O)等。

2 . 硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸三钙3CaO·SiO2，可简写为C3S，50%左右，有时高达60%以上；硅酸二钙2CaO·SiO2，可简写为C2S，20-33%铝酸三钙3CaO·Al2O3：可简写为C3A:4-15%铁相固溶体：常以铁铝酸四钙4CaO· Al2O3· Fe2O3代替，可简写为C4AF:10-18%。

另外，还有少量的游离氧化钙(f-CaO)、方镁石(结晶氧化镁f-MgO)、合碱矿物以及玻璃体等。

使用萤石或萤石、石膏复合做矿化剂的硅酸盐水泥熟料中，还有氟铝酸钙（C11A7·CaF2）硫铝酸钙（C4A3Ŝ）等。

3.硅酸盐水泥熟料矿物性质⑴硅酸三钙（C3S）硅酸三钙的存在形式纯C3S在2065℃~1250℃温度范围内稳定，在2065℃以上不一致熔融为CaO 与液相；在1250℃以下分解为C2S和CaO。

在常温下，通常以三斜晶型存在。

熟料中C3S总与少量的其他氧化物如Al2O3、Fe2O3、MgO、R2O等形成固溶体,称为阿利特或A矿硅酸三钙的物理性质纯硅酸三钙色洁白；当含有少量氧化铬时，呈绿色；含有钴的价数不同，可呈浅兰色或玫瑰红色；密度3.14-3.25g/cm3硅酸三钙的化学性质加水调和后，凝结时间正常，水化较快，早期强度高，强度增进率较大。

其28 天强度、一年强度是四种矿物中最高的。

它的体积干缩性也较小，抗冻性较好。

但它的水化热较高，抗水性较差，抗硫酸盐腐蚀能力也较差。

硅酸三钙的反应能力与含有的少量氧化物有关：由于在C3S晶格中产生变位、应变和扭曲，改变其反应能力。

与晶体类型有关：与阿利特晶体尺寸和发育程度有关⑵硅酸二钙（C2S )固溶有少量氧化物如Al2O3、Fe2O3、MgO、R 2O等形成固溶体，称贝利特（Belite），简称B矿。

在反光显微镜下呈圆粒状，常具有黑白交叉双晶条纹硅酸二钙的存在形式不同氧化物稳定不同的晶型煅烧条件、液相数量影响硅酸二钙的晶型冷却速度较慢、还原气氛严重，硅酸二钙在低于500℃的温度下，容易由β型（3.28g/cm3）向γ型（2.97g/cm3 ）转变，体系膨胀10%，导致熟料粉化。

在烧成温度较高、冷却较快的熟料中，由于C2S中固熔进少量Al2O3、Fe2O3、MgO等，溶剂性矿物形成玻璃体，将β型硅酸二钙晶体包裹住，在熟料冷却时，越过β型向γ型的转变温度，通常都可保留β型。

硅酸二钙的物理性质：纯C2S色洁白，当含有某些离子时，可呈不同颜色。

硅酸二钙的化学性质C2S 与水作用时，水化速度较慢，早期强度较低，但28 天以后强度仍能较快增长，一年后可接近C3S 。

它的水化热低，体积干缩性小，抗水性和抗硫酸盐浸蚀能力较强。

⑶ 中间相 (名)填充在阿利特、贝利特之间的物质通称为中间相，它包括铝酸盐、铁酸盐、组成不定的玻璃体、含碱化合物、游离氧化钙及方镁石等。

铝酸钙（C 3A 、C 12A 7、 C 12A 7·CaF 2、C 4A 3Ŝ)C 3A 可固溶有少量SiO 2、Fe 2O 3、MgO 、R 2O 等形成固溶体，在反光镜下，其反光能力弱，呈暗灰色，并填充在A 矿与B 矿中间，又称黑色中间相。

C 3A 与水结合后，水化迅速，凝结硬化很快，如不加石膏等缓凝剂，易使水泥急凝。

它的早期强度较高，但后期强度增长不多，甚至倒缩。

它的水化热高，干缩变形大，抗硫酸盐浸蚀、抗碱性都较差。

铁相固溶体（C 2F －C 8A 3F )C 4AF 实际是C 2F-C 8A 3F 连续固溶体，在一般的硅酸盐水泥熟料中，这种连续固溶体的化学成分接近于C 4AF ，简称C 矿；矿物中也溶有少最MgO 、SiO 2等氧化物。

C 矿在反射光下呈白色，故又被称为白色中间相，密度为3.77g/cm 3C 4AF 水化硬化速度较快，因而早期强度较高，仅次于C 3A 。

与C 3A 不同的是它的后期强度也较高，类似C 2S 。

它的水化热低，干缩变形小，耐磨，抗冲击，抗硫酸盐浸蚀能力强。

据研究发现：铁相固溶体的水化速率与其中的铝的含量有直接关系，其含量越高，水化越快。

玻璃体形 成 部分熔融液相被快速冷却来不及结晶而成为过冷凝体主要成分 Al 2O 3、Fe 2O 3、CaO 、MgO 、R 2O含 量 取决于液相量及冷却条件，一般2%~22%性 能 不及晶体稳定，水化热较大；可改善熟料性能与易磨性。

游离氧化钙形成：指经高温煅烧而仍未化合的氧化钙。

游离氧化钙的性能：☐ 过烧的游离氧化钙结构比较致密，水化很慢，通常在加水3d 以后反应比较明显。

☐ 游离氧化钙水化生成氢氧化钙时，体积膨胀97.9%。

☐ 随着游离氧化钙含量的增加，试体抗拉、抗折强度降低，3d 以后强度倒缩，严重时甚至引起安定性不良。

我国回转窑一般控制在1.5%以下，立窑控制在2.5%以下（判）游离氧化镁：☐ 方镁石的水化比游离氧化钙更为缓慢，要几个月甚至几年才明显起来。

☐ 方镁石水化生成氢氧化镁时，体积膨胀148%，导致体积安定性不良。

☐ 方镁石膨胀的严重程度与其含量、晶体尺寸等都有关系。

方镁石晶体小于1μm ，含量5%时，只引起轻微膨胀；方镁石晶体5-7μm ，含量3%时，就会严重膨胀。

国家标准中规定硅酸盐水泥中氧化镁含量不得超过5.0% （判）4. 硅酸盐水泥熟料的率值及其意义率值：用来控制熟料中各氧化物含量和彼此间比例关系的系数（水硬率、硅率、铝率和石灰饱和系数）硅率或硅酸率（Silica Modulus ）物理意义：硅率又称硅酸率，它表示熟料中SiO2的百分含量与Al2O3和Fe2O3百分含量之比，用SM 或n 表示。